CDN技術(shù)在流媒體傳輸環(huán)境下的應(yīng)用

王瑞

摘 要 文章首先針對(duì)CDN技術(shù)從概念和特征方面展開分析，而后進(jìn)一步就其與P2P相結(jié)合的典型工作模式進(jìn)行了

討論。

關(guān)鍵詞 CDN；流媒體；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）07-0123-01

隨著技術(shù)的進(jìn)步，人們對(duì)于信息的實(shí)時(shí)傳輸需求與日俱增。與此同時(shí)，光傳輸網(wǎng)絡(luò)的不斷成熟，也為更快和更優(yōu)質(zhì)的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)奠定了物理層的基礎(chǔ)。在這樣的環(huán)境之下，流媒體的出現(xiàn)和傳輸成為了當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的關(guān)鍵問題。

1 CDN技術(shù)剖析

內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（CDN，Content Delivery Network），是利用在網(wǎng)絡(luò)各處放置節(jié)點(diǎn)服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)之上構(gòu)建起智能虛擬網(wǎng)絡(luò)，并且針對(duì)互聯(lián)網(wǎng)上有可能影響數(shù)據(jù)傳輸速度和穩(wěn)定性的瓶頸和環(huán)節(jié)進(jìn)行規(guī)避，確保實(shí)現(xiàn)更為快速和穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸。隨著流媒體在實(shí)際生活和工作環(huán)境中應(yīng)用頻率的增加，CDN的生命力也跟著到了一個(gè)新的階段。

以CDN本身的工作特征來說，在用戶發(fā)起某個(gè)數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求的時(shí)候，CDN能夠?qū)⒂脩舻脑L問依據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載均衡算法，指向?qū)τ脩艉途W(wǎng)絡(luò)資源最為合理的緩存服務(wù)器上，由緩存服務(wù)器滿足用戶的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求。從解析角度看，是否采用了CDN技術(shù)的最主要區(qū)別在于網(wǎng)站的授權(quán)域名服務(wù)器不是以傳統(tǒng)的輪詢方式來響應(yīng)本地DNS的解析請(qǐng)求，而是充分考慮用戶發(fā)起請(qǐng)求的地點(diǎn)和當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)的情況，來決定把用戶的請(qǐng)求定向到離用戶最近同時(shí)負(fù)載相對(duì)較輕的節(jié)點(diǎn)服務(wù)器上，這樣就有機(jī)會(huì)將用戶請(qǐng)求分流到CDN邏輯網(wǎng)絡(luò)中的邊緣服務(wù)器上，一方面能夠幫助用戶獲取到最優(yōu)的服務(wù)體驗(yàn)，另一個(gè)方面則可以有效協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)流，防止擁塞發(fā)生。

從CDN的運(yùn)行技術(shù)角度看，其為了實(shí)現(xiàn)自身價(jià)值，涉及到的核心技術(shù)包括內(nèi)容路由技術(shù)、內(nèi)容分發(fā)技術(shù)、內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)以及內(nèi)容管理技術(shù)四個(gè)主要方面。其中內(nèi)容路由技術(shù)負(fù)責(zé)將用戶的數(shù)據(jù)傳輸請(qǐng)求導(dǎo)向整個(gè)CDN邏輯網(wǎng)絡(luò)中的最佳節(jié)點(diǎn)，并且兼負(fù)有對(duì)不同節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的評(píng)估和選擇算法。該技術(shù)是整個(gè)CDN技術(shù)的核心部分，其算法以及參數(shù)的選用等方面，直接關(guān)系到整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)的效率以及用戶數(shù)據(jù)服務(wù)的體驗(yàn)，這項(xiàng)技術(shù)之下又包括有應(yīng)用層重定向以及傳輸層重定向等多項(xiàng)具體技術(shù)，幫助實(shí)現(xiàn)整體功能。其次，對(duì)于內(nèi)容分發(fā)技術(shù)而言，其功能在于將網(wǎng)絡(luò)上的多種內(nèi)容從信息源復(fù)制并且緩存到CDN邊緣服務(wù)器上，在這個(gè)轉(zhuǎn)存的過程中，主要有兩種分支技術(shù)，即PUSH和PULL，二者所實(shí)現(xiàn)的效果基本一致，但是PUSH是由內(nèi)容管理系統(tǒng)發(fā)起的主動(dòng)轉(zhuǎn)存技術(shù)，而PULL則是由用戶請(qǐng)求驅(qū)動(dòng)的被動(dòng)分發(fā)技術(shù)。因此從技術(shù)角度看，前者更多考慮整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的資源分布，而后者則更多考慮用戶的數(shù)據(jù)請(qǐng)求狀況。內(nèi)容存儲(chǔ)技術(shù)則是CDN網(wǎng)絡(luò)中所有相關(guān)存儲(chǔ)的問題，重點(diǎn)包括內(nèi)容源的存儲(chǔ)以及內(nèi)容在Cache節(jié)點(diǎn)中的存儲(chǔ)狀況。對(duì)于存儲(chǔ)而言，應(yīng)當(dāng)在技術(shù)允許的情況下盡最大可能滿足用戶對(duì)于數(shù)據(jù)的讀取需求，因此存儲(chǔ)載體的吞吐量、可靠性和穩(wěn)定性成為了在這個(gè)環(huán)節(jié)需要重點(diǎn)考量的因素和依據(jù)。最后對(duì)于內(nèi)容管理技術(shù)方面，其工作任務(wù)主要是對(duì)諸多CDN節(jié)點(diǎn)中存儲(chǔ)的各項(xiàng)資源進(jìn)行管理，確定是否需要更新并且監(jiān)測(cè)有否損壞等，其主要工作目標(biāo)在于提高內(nèi)容服務(wù)的效率和準(zhǔn)確程度，對(duì)于不同節(jié)點(diǎn)的存儲(chǔ)利用率也負(fù)有一定責(zé)任。

2 CDN技術(shù)的工作過程分析

CDN在當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中有著毋庸置疑的廣泛應(yīng)用，其中最為典型的當(dāng)屬CDN與P2P在技術(shù)上的結(jié)合，并且構(gòu)建起的混合內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)（MCDN，Mixed Content Delivery Network）。MCDN與CDN網(wǎng)絡(luò)擁有同樣的技術(shù)核心，因此其工作流程也基本一致，圖1為典型的MCDN流媒體傳輸工作構(gòu)架。

圖1 以MCDN為例的CDN系統(tǒng)工作流程

從圖1中可以看出整個(gè)CDN網(wǎng)絡(luò)大概可以劃分為三個(gè)邏輯層結(jié)構(gòu)，其中內(nèi)容管理系統(tǒng)、EPS管理系統(tǒng)、磁盤文件管理系統(tǒng)以及用戶管理系統(tǒng)可以歸劃為媒體管理層，而索引服務(wù)管理和EPS（邊緣代理服務(wù)器，Edge Proxy Server）內(nèi)容管理系統(tǒng)可以歸為媒體分發(fā)層，最后的終端用戶，即用戶主體歸入媒體傳輸層。用戶主體負(fù)責(zé)發(fā)出各種請(qǐng)求，包括注冊(cè)以及登陸、內(nèi)容存儲(chǔ)、流媒體查詢以及域內(nèi)分發(fā)傳輸?shù)?，相?yīng)的需求提交不同的功能組件進(jìn)行處理。媒體分發(fā)層中的EPS內(nèi)容管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)緩存內(nèi)容的調(diào)度管理，具體包括存儲(chǔ)和分發(fā)，這個(gè)組件需要對(duì)用戶主體提出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求作出響應(yīng)，并且需要將其內(nèi)部存儲(chǔ)內(nèi)容的相應(yīng)標(biāo)簽索引報(bào)送索引服務(wù)管理系統(tǒng)。對(duì)于索引服務(wù)管理系統(tǒng)而言，即需要對(duì)不同CDN節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)和內(nèi)容進(jìn)行登記和管理，并且負(fù)責(zé)獲取來自于用戶主體的相應(yīng)查詢請(qǐng)求并據(jù)此作出相應(yīng)的回應(yīng)。

位于媒體管理層的用戶管理系統(tǒng)，負(fù)責(zé)對(duì)媒體傳輸層的用戶身份進(jìn)行管理，并且賦予其相應(yīng)的權(quán)限，同時(shí)用戶管理系統(tǒng)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，也會(huì)通過CDN網(wǎng)絡(luò)同步到其他系統(tǒng)中，便于其他功能模塊可以依據(jù)此類數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)于用戶主體的服務(wù)。而內(nèi)容管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)CDN網(wǎng)絡(luò)的內(nèi)容制作、審核以及存儲(chǔ)和發(fā)布等職能，這個(gè)模塊直接命令和指揮磁盤文件管理系統(tǒng)展開工作，實(shí)現(xiàn)磁盤存儲(chǔ)體系對(duì)于文件的存儲(chǔ)、加密以及分發(fā)工作。同時(shí)內(nèi)容管理系統(tǒng)還需要支持EPS管理系統(tǒng)進(jìn)行工作，展開相應(yīng)的EPS注冊(cè)、內(nèi)容路由管理以及緩存信息管理等職能，為EPS內(nèi)容管理系統(tǒng)提供內(nèi)容后盾。

3 結(jié)論

CDN的出現(xiàn)，大大提高了Web訪問的響應(yīng)速度，對(duì)于流媒體數(shù)據(jù)更是體現(xiàn)出良好的支持特征。目前CDN在國(guó)內(nèi)外都發(fā)展很快，吸引了眾多內(nèi)容服務(wù)提供商的注意。隨著新的多媒體業(yè)務(wù)模型的增長(zhǎng)，內(nèi)容分發(fā)技術(shù)與CDN必將成為以高可靠性的、可擴(kuò)展的與安全的方式提供托管業(yè)務(wù)的關(guān)鍵。

參考文獻(xiàn)

[1]楊戈，廖建新，朱曉民，等.流媒體分發(fā)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)綜述[J].電子學(xué)報(bào)，2009，37（1）.

[2]楊戈，樊秀梅.基于CDN的流媒體動(dòng)態(tài)調(diào)度算法[J].通信學(xué)報(bào)，2009，30（2）.endprint